单片机讲义1(第六章定时器计数器)

第6章MCS－51的定时器/计数器定时器和计数器两种工作模式（1）计数器工作模式（2）定时器工作模式MCS—5l单片机的定时器／计数器具有4种工作方式（方式0、方式1、方式2和方式3），其控制字均在相应的特殊功能寄存器中，通过对它的特殊功能寄存器的编程，可方便地选择定时器／计数器2种工作模式和4种工作方式。6．1定时器／计数器的结构定时器／计数器结构特殊功能寄存器TMOD用于选择定时器／计数器T0、T1的工作模式和工作方式。特殊功能寄存器TCON用于控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了T0、T1的状态。TMOD、TCON这两个寄存器的内容由软件设置。单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清0。定时器／计数器T0、T1的逻辑结构)INTGATE(TR控制逻辑ii80C51中有两个16位加计数的定时器／计数器T0、T1（l）计数器两个8位加计数器TLi、THi组成，在不同的工作方式下，其组成结构不同。（2）计数输入可选择两种计数输入，由管理。（3）控制逻辑C/T（4）计数溢出管理溢出中断请求标志位TFi6.1.1工作方式控制寄存器TMODTMODE的功能：用于选择定时器／计数器的工作方式和控制模式格式：（1）GATE——门控位（控制方式选择）GATE=0时，计数器由内部TRi（i=0，1）位控制启、停。GATE=1时，计数器由内部TRi位和外中断引脚确（i=0，1）控制启、停。（2）——计数器模式和定时器模式选择位=0，为定时器模式。对振荡时钟12分频脉冲计数。=1，为计数器模式。计数器对外部输入脉冲计数（即：引脚T0（P3．4）或T1（P3．5）对外部脉冲（负跳变）计数）。INTiTC/TC/TC/（3）M1、M0——计数器的工作方式选择位M1、M0共有4种编码，对应于4种工作方式的选择，如表6—1所示。6.1.2定时器/计数器控制寄存器TCON功能：用于控制计数器的启、停和计数溢出的标志设置格式：（l）TF1、TF0——计数溢出标志位当计数器计数溢出时，该位置1，表示计数溢出并请求中断。进入中断服务程序后由硬件自动清0，使用查询方式时，查询有效后，应以软件方法及时将该位清0（硬件置位软件清零）。（2）TR1、TR0——计数内部启、停控制位TR1（TR0）=1，启动定时器／计数器工作TR1（TR0）=0，停止定时器／计数器工作该位可由软件置1或清0。6.1.3定时器/计数器的操作●定时器／计数器的方式设定、启停控制等，都通过对特殊功能寄存器TMOD和TCON的操作来完成。【例】设定T0为方式1的计数方式，并由内部TR0控制启停，其控制字为××××0101B，设T1为复位状态，故设定控制字为00000101B=05H。使用以下指令完成方式设定。MOVTMOD，＃05H或MOV89H，＃05HTCON可位寻址操作。对T0的启、停控制通过以下位操作指令完成。SETBTR0或SETB8CH；启动T0计数CLRTR0或CLR8CH；停止T0计数6．2定时器／计数器的工作方式●定时器/计数器按计数器的组成不同，分为4种工作方式如右图所示：方式0：13位计数方式。相当于有5位预分频的8位计数方式。方式1：16位计数方式。方式2：计数常数可自动重装的8位计数方式。方式3：两个8位计数器与波特率发生器的工作方式。6.2.1方式06.2.2方式16.2.3方式26.2.4方式3在方式3下，T1只作波特率发生器。在这样情况下，T1将TF1、TR1资源出借给T0使用。因此，在方式3下，T0可以构成两个独立的计数器结构，如图6－6（a）和图6－6（b）所示。TL0构成一个完整的8位定时器／计数器，而TH0则是一个仅能对fOSC/12脉冲计数的8位定时器。说明：●方式3是为了增加1个附加的8位定时器／计数器而提供的，从而使MCS－51具有3个定时器／计数器、方式3只适用于定时器／计数器T0，定时器／计数器T1不能工作在方式3。T1处于方式3时相当于TR1=0，停止计数（此时T1可用来作串行口波特率产生器）。1．工作方式3下的T0●当TMOD的低2位为11时，T0的工作方式被选为方式3，各引脚与T0的逻辑关系框图如下图所示。定时器／计数器T0分为2个独立的8位计数器：TL0和TH0。TL0使用T0的状态控制位GATE、TR0、，而TH0被固定为1个8位定时器（不能为外部计数模式），并使用定时器T1的状态控制位TR1和TF1，同时占用定时器T1的中断请求源TF1。TC/INT02.T0工作在方式3下T1的各种工作方式●一般情况下，当T1用作串行口的波特率发生器时，T0才工作在方式3。T0处于工作方式3时，T1可定为方式0、方式1和方式2，用来作为串行口的波特率发生器，或不需要中断的场合。（1）T1工作在方式0T1的控制字中M1、M0=00时，T1工作在方式0。T1是一个13位的定时器/计数器。（2）T1作在方式1T1的控制字中M1、M0=01时，T1工作在方式1。T1是一个16位的定时器/计数器。（3）T1工作在方式2T1的控制字中M1、M0=10时，T1的工作方式为方式2。在这种方式下T1是一个8位的定时器/计数器。（4）T1工作在方式3T1的控制字中M1、M0=11时，T1停止计数。6.3定时器／计数器对输入信号的要求(1)当被选定为定时器工作模式时计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期产生1个脉冲使计数器增1。因此，定时器／计数器的输入脉冲的周期与机器周期一样，为时钟振荡频率的1／12。当采用12MHZ频率的晶体时，计数速率为1MHZ，输入脉冲的周期间隔为lμs。由于定时的精度决定于输入脉冲的周期，因此当需要高分辨率的定时时，应尽量选用频率较高的晶体。(2)当定时器／计数器用作计数器时计数脉冲来自相应的外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1至0的跳变（即负跳变）时，计数器的值增1。每个机器周期的S5P2期间，对外部输入引脚进行采样。如在第一个机器周期中采得的值为1，而在下一个周期中采得的值为0，则在紧跟着的再下一个机器周期S3P1的期间，计数器加1。由于确认1次负跳变要花2个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1／24。为了确保某一给定的电平在变化之前能被采样1次，则这一电平至少要保持1个机器周期。6.4定时器／计数器的编程和应用6.4.1方式1的应用【例6－1】假设系统时钟频率采用6MHz，要在P1.0上输出1个周期为2ms的方波。【解】方波的周期用定时器T0来确定，即在T0中设置1个初值，在初值的基础上进行计数，每隔lms计数溢出1次，即T0每隔lms产生1次中断，CPU响应中断后，在中断服务程序中对P1.0引脚信号取反。T0中断入口地址为000BH。为此要做如下几步工作：（l）计算初值设：需要装入T0的初值为X，则有：初值的计算公式为：122oscftnX其中：n=13、16、8（由计数器的的工作方式来决定n的取值）12.2oscnftms1tMHz6f16nosc现1210610126316∵X=∴X==65036将X化为十六进制，即X=FEOCH=1111111000001100B。所以，T0的初值为：TH0=0FEHTL0=0CH（2）初始化程序设计初始化程序包括定时器初始化和中断系统初始化，主要是对寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确的设置，并将计数初值送入定时器中。（3）程序设计ORG0000HRESET：AJMPMAIN；转主程序ORG000BH；T0的中断入口地址AJMPIT0P；转T0中断处理程序IT0PORG0100HMAIN：MOVSP，＃60H；设堆栈指针MOVTMOD，＃01H；设置T0为方式100000001ACALLPT0M0；调用子程序PT0M0HERE：AJMPHERE；自身跳转PT0M0：MOVTL0，＃0CH；对T0置定时初值(先低后高)MOVTH0，＃0FEHSETBTR0；启动T0开始计时SETBET0；允许T0计数溢出中断SETBEA；CPU开中断RETIT0P：MOVTL0，＃0CH；T0中断服务子程序，T0置初值MOVTH0，＃0FEHCPLP1．0；P1．0的状态取反RETI如果CPU不做其它工作，也可以采用查询的方式进行控制，查询方式的参考程序如下：MOVTMOD，＃01H；设置T0为方式100000001CLRTF0LOOP：SETBTR0；启动T0开始定时(书中这里有错)MOVTL0，＃0CH；T0置初值MOVTH0，＃0FEHLOOP1：JNBTF0，LOOP1；查询TF0标志是否为1，如为1，说明T0溢出，则往下执行CLRTR0；T0溢出，关闭T0CPLP1．0；P1．0的状态求反SJMPLOOP【例6－2】假设系统时钟为6MHZ，编写定时器T0产生1s定时的程序。【解】（1）定时器T0工作方式的确定(1S的确定)因定时时间较长，采用哪一种工作方式合适呢？由前面介绍的定时器的各种工作方式的特性，可以计算出：方式0(n=13)最长可定时16.384ms：方式1(n=16)最长可定时131.072ms：方式2(n=8)最长可定时512μs。由上可见，可选方式1，每隔100ms中断1次,中断10次为1s。（2）计算计数初值(100ms的定时初值)∵X=12.2oscnftms100tMHz6f16nosc现所以：X=15536=3CB0H因此：TH0=3CH，TL0=B0H（3）10次计数的实现对于中断10次计数，可使T0工作在定时方式，采用循环程序的方法实现。（4）程序设计ORG0000HRESET：LJMPMAIN；上电，转主程序入口MAIN0RG000BH；T0的中断入口地址LJMPIT0P；转T0中断处理程序ITOPORG1000HMAIN：MOVSP，#60H；设堆栈指针M0VB，＃0AH；设循环次数1０次MOVTMOD，＃01H；设T0工作在方式100000001MOVTL0，＃0B0H；给T0设初值(先低后高)MOVTH0，＃03CHLOOP:SETBTR0；启动T0开始定时SETBET0；允许T0中断SETBEA；CPU开放中断HERE：SJMPHERE；等待中断IT0P：MOVTL0，＃0B0H；T0中断服务子程序，重新给T0装入初值MOVTH0，＃3CHDJNZB，LOOPCLRTR0；1s定时时间到，停止T0工作RETI6.4.2方式2的应用【例6－3】当T0（P3．4）引脚上发生负跳变时，从P1．0引脚上输出1个周期为lms的方波。如图所示。（假设系统时钟为6MHz）【分析】（1）T0工作方式选择T0引脚上如何引发负跳变？T0定义为方式1计数器模式，T0初值为0FFFFH，可满足要求。（2）T1定义为方式2定时器模式（方式2(n=8)最长可定时512μs）在T0引脚产生l次负跳变后，启动T1每500μs产生1次中断，在中断服务程序中对P1．0引脚信号求反，使P1．0产生周期为1ms的方波。【解】（3）计算T1的初值设T1的初值为X：则HSX0625025612106105002668（4）程序设计ORG0000HRESET：LJMPMAIN；复位入口转主程序ORG000BH；T0中断程序入口地址LJMPIT0P；转T0中断服务程序ORG001BH；T1中断程序入口地址LJMPIT1P；转T1中断服务程序ORG0100HMAIN：MOVSP，＃60H；堆栈指针ACALLPT0M2；调用对T0，T1初始化子程序LOOP：MOVC，F0；标志位送进位位JNCLOOP；Cy=0则转。（T0产生过中断了吗？产生过中断，则F0=l，T0没有产生过中断，则跳到LOOP，等待T0中断）SETBTR1；启动T1定时SETBET1；允许T1中断HERE：AJMPHERE；等待T1中断PT0M2：MOVTMOD，#25H；对T1、T0初始化，T1为方式2定时器T0为方式1计数器(00100101)MOVTL0，＃0FFH；T0置初值MOVTH0